公路隧道錨桿施工及超聲波無(wú)損檢測(cè)

王慧峰

（山西省高速公路管理局，山西 太原 030006）

隨著我國(guó)改革開(kāi)放不斷深化、國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力的日益增強(qiáng)，昔日在山嶺重丘地區(qū)修建高等級(jí)公路“盡量繞著走”的做法，已逐步被公路隧道代替。

1 錨桿施工一般規(guī)定

隧道工程坑道開(kāi)挖后，應(yīng)盡快安設(shè)錨桿；一般宜先噴射混凝土，再鉆孔安設(shè)錨桿；錨桿的孔位、孔徑及布置形式應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；錨桿桿體露出巖面長(zhǎng)度，不應(yīng)大于噴層的厚度；應(yīng)確保隧道工程輔助穩(wěn)定措施中的錨桿施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

2 水泥砂漿錨桿施工前的準(zhǔn)備工作

檢查錨桿的規(guī)格、品種、各部件質(zhì)量及技術(shù)性能是否符合設(shè)計(jì)要求；錨桿桿體應(yīng)調(diào)平直、除銹和除油；應(yīng)優(yōu)先使用普通硅酸鹽水泥；宜采用清潔、堅(jiān)硬的中細(xì)砂，粒徑不宜大于3mm，使用前要過(guò)篩。

3 錨桿孔的施工要求

孔位允許偏差：孔位應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和圍巖情況作出標(biāo)記，孔位允許偏差為±15mm～50mm。鉆孔方向：宜沿隧道周邊徑向鉆孔，但鉆孔不宜平行于巖層層面。砂漿錨桿鉆孔深度誤差不宜大于±50mm。砂漿錨桿孔徑應(yīng)大于桿體直徑15mm。

4 水泥砂漿錨桿施工要點(diǎn)

（1）砂漿標(biāo)號(hào)不低于C20；砂漿配合比一般為水泥∶砂∶水=1∶（1～15）∶（0.45～0.5）。水灰比宜為 0.45～0.50，砂的粒徑不宜小于3mm。

（2）桿體材料宜用20MnSi鋼筋，亦可采用A3鋼筋；直徑14mm～22mm為宜，長(zhǎng)度2m～3.5m，為增加錨固力，桿體內(nèi)端可以劈口叉開(kāi)。

（3）鉆孔方向宜盡量與巖層主要結(jié)構(gòu)面垂直。孔鉆好后用高壓水將孔眼沖洗干凈（若是向下鉆孔，須用高壓風(fēng)吹凈水），并用塞子塞緊孔口，以防止石渣或泥土掉入鉆孔內(nèi)。

（4）錨桿應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的尺寸截取，外端不用墊板的錨桿應(yīng)先彎制彎頭。

（5）水泥砂漿應(yīng)拌和均勻，并調(diào)整其和易性，隨拌隨用，一次拌和的砂漿應(yīng)在初凝前用完。

（6）注漿作業(yè)應(yīng)遵守以下規(guī)定：①先注漿后插桿體時(shí)，注漿管應(yīng)先插到鉆孔底；開(kāi)始注漿后，均勻地將注漿管往外抽出，并始終保持注漿管口埋在砂漿內(nèi)，以免漿中出現(xiàn)空洞。②注漿開(kāi)始或中途停止超過(guò)30min時(shí)，應(yīng)用水潤(rùn)滑注漿灌及其管路。注漿孔口的壓力不得大于0.4MPa。③注漿時(shí)應(yīng)先堵塞孔口，注漿管應(yīng)插至距孔底5 cm～10 cm處，隨水泥砂漿的注入緩慢勻速拔出，隨即迅速將桿體插入，若孔口無(wú)水泥砂漿溢出，應(yīng)將桿體拔出重新注漿。④注漿體積應(yīng)略多于需要體積，將注漿管全部抽出后迅速插入桿體，錨桿桿體宜對(duì)中插入，并可錘擊或通過(guò)套筒用風(fēng)鉆沖擊，使桿體強(qiáng)行插入鉆孔。⑤桿體插入孔內(nèi)的長(zhǎng)度即實(shí)際黏結(jié)長(zhǎng)度不得短于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%，注漿是否飽滿，可根據(jù)孔口是否有砂漿擠出來(lái)判斷。⑥桿體到位后要用木楔或小石子在孔口卡住，防止桿體滑出。砂漿未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)，不得隨意碰撞、敲擊以及懸掛重物。

（7）如采用早強(qiáng)水泥砂漿，在注漿作業(yè)中停止30min時(shí)，應(yīng)測(cè)定坍落度，其值小于10mm時(shí)不得使用。

5 錨桿錨固質(zhì)量檢測(cè)

錨桿屬隱蔽工程，質(zhì)量檢測(cè)難度較大，傳統(tǒng)的錨桿錨固質(zhì)量的檢測(cè)手段,主要有兩種:①對(duì)錨桿荷載變化進(jìn)行長(zhǎng)期或短期觀測(cè),可采用按機(jī)械、液壓、振動(dòng)、電氣和光彈原理制作的各種不同類(lèi)型的測(cè)力計(jì)。但這些測(cè)力計(jì)一般需要預(yù)埋,受電磁場(chǎng)干擾大,在潮濕、溫差大的條件下靈敏度大大降低，更不能適應(yīng)在偏載和爆破震動(dòng)、坍落巖石的沖擊下長(zhǎng)期正常工作。②對(duì)于未預(yù)埋測(cè)力計(jì)的錨桿則主要依靠對(duì)錨桿的抗拔力測(cè)試。其張拉荷載是靠張拉千斤頂?shù)幕钊娣e和油泵壓力換算的。這種方法屬于一種破壞性檢測(cè),檢測(cè)過(guò)程對(duì)隧道圍巖產(chǎn)生較強(qiáng)擾動(dòng)，降低了錨桿對(duì)圍巖的加固作用，因此僅限于個(gè)別抽檢，并且抗拔力并不能完全反映錨桿的錨固狀態(tài)。

近年來(lái)，隨著對(duì)巖石動(dòng)力學(xué)的深入研究和在巖土工程中的應(yīng)用開(kāi)展，使得采用超聲波無(wú)損檢測(cè)及時(shí)確定錨桿錨固質(zhì)量的方法逐步替代了傳統(tǒng)方法。其原理是根據(jù)一維桿件的彈性波反射理論，采有應(yīng)力波反射法進(jìn)行測(cè)試的。實(shí)際中，所采用的錨桿直徑d一般都在35mm以下，而其長(zhǎng)度L通常都在3m以上，即L＞d，則錨桿完全可以作為一維桿件處理。在檢測(cè)時(shí)，嵌入巖石中的錨桿，相當(dāng)于一根在阻尼介質(zhì)中上端自由、下端彈性連接的彈性桿。當(dāng)在錨桿頂部激發(fā)應(yīng)力波后，應(yīng)力波的一部分將沿著錨桿傳播到錨桿末端，并反射回錨桿頂部，另一部分則向錨桿周?chē)纳皾{及巖石中傳播。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，用砂輪或銼刀將錨桿頂端磨平，涂上耦合劑，將加速度傳感器置于錨桿頂端，當(dāng)在錨桿頂部激發(fā)應(yīng)力波后，應(yīng)力波的一部分將沿著錨桿傳播到錨桿末端，并反射回錨桿頂部，另一部分則向錨桿周?chē)纳皾{及巖石中傳播。通過(guò)接收、存貯，應(yīng)用波動(dòng)進(jìn)行分析反射波的初至、振幅、相位等參數(shù)，可以較精確地確定錨桿長(zhǎng)度及錨固質(zhì)量，從而達(dá)到無(wú)損檢測(cè)的目的。

錨桿錨固質(zhì)量波形分析及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 錨桿錨固質(zhì)量波形分析及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

6 結(jié)束語(yǔ)

錨桿設(shè)計(jì)的主要目的是希望通過(guò)錨桿將破碎或不穩(wěn)定巖體（塊）與牢固穩(wěn)定的巖體連接在一起以提高整體的穩(wěn)定性。錨桿的施工質(zhì)量，直接關(guān)系到洞室圍巖和邊坡的穩(wěn)定。錨桿不同部段的功能和所發(fā)揮作用是不同的。要想錨桿能正常發(fā)揮作用，應(yīng)該保證錨桿的固定段、被錨固段都能均勻而有效地跟巖體錨固在一起。因此，加強(qiáng)錨桿施工過(guò)程的工藝控制及試驗(yàn)檢測(cè)，確保隧道工程的整體施工質(zhì)量水平創(chuàng)優(yōu)，是公路隧道建設(shè)者的一項(xiàng)重要工作，必須得到充分重視，以保證施工計(jì)劃的順利完成。